البصريات
تجربة يونغ ذات الشقين
شقان مترابطان يتداخلان معطيًا أهدابًا مضيئة متباعدة بالتساوي — Δy = λL/d. وسّع d فتتقارب الأهداب.
تجربة يونغ ذات الشقين — محاكاة البصريات تفاعلية. شقان مترابطان يتداخلان معطيًا أهدابًا مضيئة متباعدة بالتساوي — Δy = λL/d. وسّع d فتتقارب الأهداب. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
شقا يونغ
شقان مترابطان يتداخلان معطيًا أهدابًا مضيئة متباعدة بالتساوي — Δy = λL/d. وسّع d فتتقارب الأهداب.
المصدران المترابطان من شقين يولّدان طورًا يعتمد على فرق المسير. التداخل البنّاء عند Δy = λL/d يعطي أهدابًا مضيئة متباعدة بالتساوي. تباعد الشقين الأصغر d يقرّب الأهداب؛ الطول الموجي الأطول يباعدها — برهان يونغ الكلاسيكي على الطبيعة الموجية للضوء.
- Δy = λL/d
- أهداب بنّاءة
موجز التحقيق
خطط للسؤال قبل فتح المختبر
تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.
السؤال القائد
ضوء يمر عبر شقين متقاربين ينشئ نمط أهداب ساطعة ومعتمة على حائل. هل تقريب الشقين من بعضهما يجعل الأهداب أضيق تباعدًا أم أوسع؟
توقعات للموازنة
- تباعد أضيق لشقين أقرب.
- لا يعتمد تباعد الأهداب على تباعد الشقين.
- أوسع — تباعد شقين أصغر يبسط نمط الأهداب أكثر.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- تباعد الشقين d (µm)
ما تقيسه:
- تباعد الأهداب y (mm)
كيف يجري التحقيق
- افتح تجربة الشقين واضغط إعادة. طول موجة الضوء 550 nm؛ والحائل على 100 cm من الشقين.
- فعّل قراءة تباعد الأهداب.
- اضبط تباعد الشقين لكل تجربة وسجل تباعد الأهداب الناتج على الحائل.
المعادلة الحاكمة
تباعد أهداب الشق المزدوج — Δy = λL/d
شقان مترابطان يفصل بينهما d ينتجان أهداب تداخل على شاشة على بعد L، متباعدة y = λL/d. الشقوق الأقرب (d أصغر) تنشر النمط أوسع؛ والطول الموجي الأطول يوسع التباعد أيضًا.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب y = λL/d باستخدام λ = 550 nm و L = 100 cm (محولًا الوحدات بعناية لتحصل على y بالملليمتر). قارن بالجدول.
- اشرح، باستخدام y = λL/d، لماذا ينتج تباعد الشقين الأصغر d أهدابًا متباعدة أوسع — عكس ما قد تخمن أولًا.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- يمكن تشغيل هذه التجربة بالعكس: قس تباعد الأهداب وتباعد الشقين وبعد الحائل ثم حل لأجل λ. هكذا قاس الفيزيائيون أول مرة طول موجة الضوء المرئي بدقة. اشرح لماذا يلزم تباعد شقين صغير جدًا (مقارنة بأطوال موجات الضوء المرئي) لإنتاج نمط أهداب عريض بما يكفي لرؤيته وقياسه.
- احتاجت تجربة يونغ الأصلية أن يكون ضوء الشقين مترابطًا (علاقة طور ثابتة) لإنتاج نمط تداخل مستقر — باستخدام مصدر صغير مفرد يضيء الشقين معًا، لا مصباحين منفصلين. لماذا لن ينتج مصدران ضوئيان مستقلان غير مرتبطين نمط أهداب مستقرًا مرئيًا؟
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.3 Wave phenomena
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- أهلًا بك في شقا يونغ
- حدد الشق المزدوج
- اضغط تشغيل
- أهداب ساطعة ومعتمة
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.